Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4101
Krings, Eva
Genomweite Effekte des Transkriptionsregulators LysG in Corynebacterium glutamicum
IV, 119 S., 2003

Es ist bekannt, dass bei der L-Lysinproduktion mit C. glutamicum die Art der Kohlenstoffquelle einen Einfluß auf die L-Lysinbildung hat. Die Regulation der L-Lysinausscheidung in C. glutamicum erfolgt auf genetischer Ebene durch den Transkriptionsregulator LysG, welcher in Verbindung mit dem Induktor L-Lysin die Expression des L-Lysinexportcarriergens IysE induziert. Eine mögliche Verknüpfung zwischen der Regulation des L-Lysinexports und dem Zuckerstoffwechsel war unbekannt. Es war deswegen das Ziel dieser Arbeit zu untersuchen ob LysG über die Kontrolle von IysE hinaus möglicherweise mit dem Zuckerstoffwechsel interagiert.

  1. Um LysG-bindende DNA-Fragmente aus dem Genom von C. glutamicum zu isolieren, wurden Titrationsanalysen mit dem Indikatorstamm R127ppc::pEM3 dppcGE"lacZ durchgeführt . Auf diese Weise konnten von etwa 13 600 Klonen ausgehend 11 Klone identifiziert werden, deren verringerte lacZ-Expression auf LysG-Bindung schließen ließ . Zur weiteren Einengung der LysG-bindenden Bereiche wurden anschließend 10 Promotoren der sequenzierten DNA-Bereiche ausgewählt und erneut auf LysG-Bindung geprüft . Auf diese Weise gelang es, einen Transposon-Promotor (tnp1513pl ), sowie einen Promotor der Purinbiosynthese (purMpl) zu identifizieren, an dem LysG bindet .
  2. Parallel zu diesem lacZ-Ansatz, wurden DNA-Chip Analysen bei Wachstum auf Komplexmedium durchgeführt . Aus mehreren unabhängigen Experimenten ergab sich, dass bei lysG-Überexpression ein Cluster von 10 Genen etwa 3- bis 5-fach stärker exprimiert wurde als im Wildtyp . Dieses Cluster enthielt unter anderem putative Gene für den ABC-Transport von Maltose. Ein weiteres Cluster von 4 Genen wird 2 bis 3-fach verringert exprimiert . Dieses Cluster enthält putative Gene des Stoffwechsels von myo-Inositol, einem Zuckeralkohol, der ebenso wie Glukose und Maltose von C. glutamicum als Energie- und Kohlenstoffquelle verwertet werden kann .
  3. Wie DNA-Chip Analysen bei Wachstum in Minimalmedium zeigten, ist der beobachtete Einfluß von LysG auf die putativen Gene des Maltosetransports von LysG allein und nicht von LysG in Verbindung mit der zellinternen L-Lysinkonzentration abhängig . Durch die Charakterisierung einer ma/GFE-Deletionsmutante sowie DNA-Chip Analysen bei Wachstum auf Maltose konnte ausgeschlossen werden, dass die Gene ORF1242, ORF1243 und ORF1245 direkt am Maltosestoffwechsel beteiligt sind.
  4. Die Untersuchungen zur spezifischen Genexpression bei Wachstum auf myo-Inositol zeigten dagegen, dass in C. glutamicum zwei Iol-Operons (Iol-Operon I : ORF555- ORF3542; Iol-Operon 11 : ORF3430-ORF3442) existieren, deren Gene zur Verwertung des Zuckeralkohols nötig sind . Unter den insgesamt 21 Genen zeigen allein 4 Gene hohe Ähnlichkeiten zu myo-Inositoldehydrogenasen . Nur deren gemeinsame Deletion resultierte im Verlust der Mutanten auf dem Hexitol zu wachsen .
  5. Wie die Charkterisierung einer ioID-Deletionsmutante zeigte, ist ioID (ORF560) für den myo-Inositolstoffwechsel in C. glutamicum essentiell . Darüberhinaus wirkt sich die Deletion von ioID positiv auf die Bildung von L-Lysin aus. Da die ioID-Deletionsmutante außerdem schlechter auf Glukose als alleiniger Kohlenstoffquelle wächst als der Wildtyp, ist ein Zusammenhang zwischen der Verwertung der Kohlenhydrate Glukose und myo- Inositol einerseits und der Produktbildung andererseits anzunehmen .



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Letzte Änderung: 07.06.2022